CN112468999A - 一种通信系统的链路质量监测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及通信应用技术领域，提供一种提供一种通信系统的链路质量监测方法，包括如下操作步骤：获取多个物联网卡的信息及相应的连接状态；对每个所述物联网卡按照每间隔一定的短时间发送一次探测包至云端服务器，并同步接收经所述云端服务器发回的探测包信息；计算本次探测包自发送到收到之间的时间差，获得每个所述物联网卡与云端服务器之间的通信延时信息；根据所述通信延时信息，分析获得每个所述物联网卡的剩余可用带宽状态；本发明能够实时动态监测网络变化，反馈网络可用带宽情况，让数据从带宽最好的物联网卡出网，提升用户的上网体验。

Description

一种通信系统的链路质量监测方法及系统

技术领域

本发明涉及高铁通信应用技术领域，具体涉及一种通信系统的链路质量监测方法及系统。

背景技术

目前，高速行驶的火车若进行广域联网，需要借助无线(例：2G/3G/4G/5G)，如上图；因此，每辆车上面会放置一台中心服务器，车上终端用户连接到车内的wifi后的访问数据，通过中心服务器的无线模组进行出入网。但是，通常铁路沿线地处偏远基站较少，有些运营商没有基站；为了有较好的用户体验，服务器会集成多张物联网卡(三大运营商数量分别相等，例各三张)，数据出网时，先识别出不能上网的卡并剔除，在剩余连通的卡中负载均衡随机选一张出网；但实际使用中，某些卡虽然能上网，但是带宽很小，上网速度很慢，导致用户体验很差；为了提升用户体验，尽可能的应用某些方法选中可用带宽大的卡进行出网。

现有的技术架构如下图1中所示：目前的技术架构存在的明显的不足：

1)、使用ping进行连通性检测，只能判断卡是否连通上网，无法判断哪张卡的剩余可用带宽情况，若选中的卡虽然连通了，但是可用带宽很小，会导致用户体验很差。

2)、其次ping使用ICMP协议，它是所有协议中优先级最低的，在其他协议数据包处理完才会发送它的，对网络带宽变化反馈不及时。

3)、使用已知的带宽测试工具iperf、pathload、pathchirp等工具，基本测试耗时时间长；而且高铁运行速度较快，带宽动态变化频繁，测试出的数据不准；其次这些工具测试带宽时需要占满链路，抢占正常流量带宽，消耗过多不必要的流量增加了费用成本。

但高铁wifi场景下基本5秒切换一个基站，带宽变化很快，需要测量的时间也短，为了准确性，测量的间隔要频繁，而且监测的带宽消耗的背景流量要小，避免占用过多带宽和正常数据竞争。

发明内容

解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种高铁WIFI系统场景下的链路可用带宽实时探测系统，能够实时动态监测网络变化，反馈网络可用带宽情况，让数据从带宽最好的物联网卡出网，提升用户的上网体验。

技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

本发明一方面提供一种通信系统的链路质量监测方法，包括如下操作步骤：

获取多个物联网卡的信息及相应的连接状态；

对每个所述物联网卡按照每间隔一定的短时间发送一次探测包至云端服务器，并同步接收经所述云端服务器发回的探测包信息；

计算本次探测包自发送到收到之间的时间差，获得每个所述物联网卡与云端服务器之间的通信延时信息；

根据所述通信延时信息，分析获得每个所述物联网卡的剩余可用带宽状态。

本发明另一方面提供一种一种通信系统的链路质量监测系统，包括：

客户端，用于对每个所述物联网卡向云端服务器，按照每间隔一定的短时间发送一次探测包，并同步接收经所述云端服务器发回的探测包信息；

云端服务器，与所述客户端之间采用UDP传输协议通信，在接收到所述客户端的探测包时通过nginx反向代理，并转发负载均衡到各个对应的server进行处理，获取时间填充接收字段信息，去除无效信息后原路发回至客户端；

其中，所述客户端通过collection接口负责启动及监控进程正常运行。

本方案优选地，所述探测包按照3s间隔发送探测包至所述云端服务器，根据探测包的延时信息，判断对应的物联网卡的可用带宽情况。

本方案优选地，在所述探测包的3s间隔时间内，每秒发送小包至云端服务器，其中，根据所述小包的延时，更新对应的物联网卡的连接状态。

本方案优选地，所述collection接口获取经客户端采集处理的所述物联网卡的连接状态和延时信息，并将发送到客户端的内核模块，通过内核模块选择带宽状态良好的物联网卡进行出网。

有益效果

本发明提供了一种通信系统的链路质量监测方法及系统，与现有公知技术相比，本发明的具有如下有益效果：

1.本发明通过采用基于UDP协议自定义通信协议，车载客户端对每个所述物联网卡向云端服务器，按照每间隔一定的短时间发送一次探测包，并同步接收经所述云端服务器发回的探测包信息；车载客户端计算该包的往返时间，来对应的物联网卡估算剩余可用带宽情况。从而实时动态监测网络变化，反馈网络可用带宽情况，让数据从带宽最好的物联网卡出网，提升用户的上网体验。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有的技术通信架构；

图2为本发明的链路质量监测系统框图；

图3为本发明的云端服务器进程处理示意图；

图4为本发明的自定义通信协议示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：

本发明一方面提供一种通信系统的链路质量监测方法，参照图2：包括如下操作步骤：

步骤1，获取多个物联网卡的信息及相应的连接状态；

步骤2，对每个物联网卡按照每间隔一定的短时间发送一次探测包至云端服务器，并同步接收经云端服务器发回的探测包信息；

步骤3，计算本次探测包自发送到收到之间的时间差，获得每个物联网卡与云端服务器之间的通信延时信息；

步骤4，根据通信延时信息，分析获得每个物联网卡的剩余可用带宽状态。

其中，本实施例中优选地探测包按照3s间隔发送探测包至云端服务器，根据探测包的延时信息，判断对应的物联网卡的可用带宽情况。在探测包的3s间隔时间内，每秒发送小包至云端服务器，其中，根据小包的延时，更新对应的物联网卡的连接状态，连接状态只判断断开，连接的不更新。其中，物联网卡的信息主要为卡的类型、入网协议和在本系统中应用信息等属性信息。

在计算本次探测包自发送到收到之间的时间差时，可以同步将每次探测包与同步经云端服务器接收到的探测包信息进行比较，获得探测包一次传输的丢包信息。其中，丢包为数据包从一端到另外一端传输的途中，产生的丢失。丢包率是网络的一个重要指标，丢包率超过10％以后，网络质量会迅速劣化，也可以进一步作为考量一个物联网卡链路质量的标准之一。

将探测包每一次发包的详细信息保存日志存储到云端服务器，详细信息主要包括：车底号、经纬度、延时和时间戳等信息。

本发明另一方面提供一种一种通信系统的链路质量监测系统，参照图3：包括：

客户端，用于对每个物联网卡向云端服务器，按照每间隔一定的短时间发送一次探测包，并同步接收经云端服务器发回的探测包信息；

云端服务器，与客户端之间采用UDP传输协议通信，在接收到客户端的探测包时通过nginx反向代理，并转发负载均衡到各个对应的server进行处理，获取时间填充接收字段信息，去除无效信息后原路发回至客户端；

其中，客户端通过collection接口负责启动及监控进程正常运行。collection接口获取经客户端采集处理的物联网卡的连接状态和延时信息，并将发送到客户端的内核模块，通过内核模块选择带宽状态良好的物联网卡进行出网，从而用户连接到车内的wifi后，提升用户的上网体验。

参照图4：车载客户端和云端的通信协议自定义方式，其中，车载客户端对云端发送数据结构体datapacketInfo(探测包)，客户端负责更新client-transinfo的结构成员信息，云端服务器负责更新server-transinfo成员信息。服务端只负责更新收到的数据包信息，然后发送回客户端；信息由客户端来保存。客户端通过收到的云端服务器返回的信息，客户端本地比较和计算，然后更新探测包NetInfo中的信息。

在NetInfo中，主要涉及延时(delay)和丢包(loss)；其中，延时(delay)中，由客户端发送构造的UDP数据包。云端服务器收到数据包，直接将数据包再回送给源端。客户端收到数据包后通过计算客户端接收数据包的时间和客户端发送数据包的时间的差，计算出客户端与云端服务器(服务端)之间通信的时间。如果延时过大，就会觉得网络慢，从而反映出网络的性能状况。

本发明通过采用基于UDP协议自定义通信协议，车载客户端对每个物联网卡向云端服务器，按照每间隔一定的短时间发送一次探测包，并同步接收经云端服务器发回的探测包信息；车载客户端计算该包的往返时间，来对应的物联网卡估算剩余可用带宽情况。从而实时动态监测网络变化，反馈网络可用带宽情况，让数据从带宽最好的物联网卡出网，提升用户的上网体验。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种通信系统的链路质量监测方法，其特征在于，包括如下操作步骤：

获取多个物联网卡的信息及相应的连接状态；

对每个所述物联网卡按照每间隔一定的短时间发送一次探测包至云端服务器，并同步接收经所述云端服务器发回的探测包信息；

计算本次探测包自发送到收到之间的时间差，获得每个所述物联网卡与云端服务器之间的通信延时信息；

根据所述通信延时信息，分析获得每个所述物联网卡的剩余可用带宽状态。

2.根据权利要求1所述的一种通信系统的链路质量监测方法，其特征在于，所述探测包按照3s间隔发送探测包至所述云端服务器，根据探测包的延时信息，判断对应的物联网卡的可用带宽情况。

3.根据权利要求2所述的一种通信系统的链路质量监测方法，其特征在于，在所述探测包的3s间隔时间内，每秒发送小包至云端服务器，其中，根据所述小包的延时，更新对应的物联网卡的连接状态。

4.根据权利要求1或2所述的，其特征在于，所述探测包每一次发包的详细信息保存日志存储到云端，详细信息主要包括：车底号、经纬度、延时和时间戳。

5.根据权利要求1所述的，其特征在于，将每次所述探测包与同步经所述云端服务器接收到的探测包信息进行比较，获得探测包一次传输的丢包信息。

6.一种通信系统的链路质量监测系统，其特征在于，包括：

客户端，用于对每个所述物联网卡向云端服务器，按照每间隔一定的短时间发送一次探测包，并同步接收经所述云端服务器发回的探测包信息；

云端服务器，与所述客户端之间采用UDP传输协议通信，在接收到所述客户端的探测包时通过nginx反向代理，并转发负载均衡到各个对应的server进行处理，获取时间填充接收字段信息，去除无效信息后原路发回至客户端；

其中，所述客户端通过collection接口负责启动及监控进程正常运行。

7.根据权利要求6所述的，其特征在于，所述collection接口获取经客户端采集处理的所述物联网卡的连接状态和延时信息，并将发送到客户端的内核模块，通过内核模块选择带宽状态良好的物联网卡进行出网。

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